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Tratamento Térmico dos Aços

Tratamento Térmico dos Aços 

Generalidades


Há muitos séculos atrás o homem descobriu que com aquecimento e resfriamento podia modificar as propriedades mecânicas de um aço, isto é, torná-los mais duro, mais mole, mais maleável, etc. Mais tarde, descobriu também que a rapidez com que o aço era resfriado e a quantidade de carbono que possuía influíam decisivamente nessas modificações. O processo de aquecer e resfriar um aço, visando modificar as sua propriedades, denomina-se TRATAMENTO TÉRMICO.

Um tratamento térmico é feito em três fases distintas:

1 - aquecimento
2 - manutenção da temperatura
3 – resfriamento

Tipos de tratamentos térmicos

Existem duas classes de tratamentos térmicos:

1 - Os tratamentos que por simples aquecimento e resfriamento, modificam as propriedades de toda a massa do aço, tais como:

a - Têmpera
b - Revenimento
c – Recozimento

2 - Os tratamentos que modificam as propriedades somente numa fina camada superficial
da peça. Esses tratamentos térmicos nos quais a peça é aquecida juntamente com produtos químicos e posteriormente resfriado são:

a - Cementação
b – Nitretação

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Têmpera

É o tratamento térmico aplicado aos aços com porcentagem igual ou maior do que 0,4%
de carbono.
O efeito principal da têmpera num aço é o aumento de dureza.

Fases da têmpera

1ª Fase:
– Aquecimento – A peça é aquecida em forno ou forja, até uma temperatura recomendada. (Por volta de 800ºC para os aços ao carbono).

2ª Fase:
– Manutenção da temperatura – Atingida a temperatura desejada esta deve ser mantida por algum tempo afim de uniformizar o aquecimento em toda a peça.

3ª Fase:
– Resfriamento – A peça uniformemente aquecida na temperatura desejada é resfriada em água, óleo ou jato de ar.

Efeitos da Têmpera

1 - Aumento considerável da dureza do aço.

2 - Aumento da fragilidade em virtude do aumento de dureza. (O aço torna-se muito quebradiço).

Reduz-se a fragilidade de um aço temperado com um outro tratamento térmico denominado revenimento.

Observações:
1 - A temperatura de aquecimento e o meio de resfriamento são dados em tabelas:

MATERIAL ATEMPERAR
TEMP. DE PRÉ-AQUEC.
TEMP. DE TÊMPERA
COR DA TEMP. NA TEMP.
RESFRIAR EM
AÇO 1040 a 1050
500 °C
830°C
VERMELHO
ÁQUA
AÇO 1060 a 1080
500°C
790°C
VERMELHO ESCURO
ÁGUA OU ÓLEO
AÇO 1090
500°C
775°C
VERMELHO CEREJA
ÓLEO
AÇO PRATA
550°C
800°C
VERMELHO ESCURO
ÓLEO
AÇO PARA MOLAS
600°C
875°C
VERMELHO CLARO
ÓLEO
AÇO RÁPIDO
550°C a 950°C
1300°C
BRANCO
ÓLEO

2 - O controle da temperatura durante o aquecimento, nos fornos, é feito por aparelhos
denominados pirômetros.

Nas forjas o mecânico identifica a temperatura pela cor do material aquecido.

3 - De início o aquecimento deve ser lento, (pré-aquecimento), afim de não provocar defeitos na peça.

4 - A manutenção da temperatura varia de acordo com a forma da peça; o tempo nesta
fase não deve ser além do necessário.

Revenimento.

É o tratamento térmico que se faz nos aços já temperados, com a finalidade de diminuir a
sua fragilidade, isto é, torná-lo menos quebradiço.

O revenimento é feito aquecendo-se a peça temperada até uma certa temperatura resfriando-a em seguida. As temperaturas de revenimento são encontradas em tabelas e para os aços ao carbono variam entre 210ºC e 320ºC.

Fases do Revenimento.

1ª Fase:
– Aquecimento – Feito geralmente em fornos controlando-se a temperatura com pirômetro.

Nos pequenos trabalhos os aquecimento pode ser feito apoiandose a peça polida, em um bloco de aço aquecido ao rubro. O forte calor que desprende do bloco, aquece lentamente a peça, produzindo nesta uma coloração que varia à medida que a temperatura aumenta. Essas cores, que possibilitam identificar a temperatura da peça, são denominadas cores de revenimento.

Tabela de cores de Revenimento dos aços ao carbono.

AMARELO CLARO
210°C
CASTANHO AVERMELHADO
270°C
AMARELO PALHA
220°C
VIOLETA
280°C
AMARELO
230°C
AZUL ESCURO
290°C
AMARELO ESCURO
240°C
AZUL MARINHO
300°C
AMARELO OURO
250°C
AZUL CLARO
310°C
CATANHO ESCURO
260°C
AZUL ACIMZENTADO
320°C

2ª Fase:
– Manutenção da Temperatura – Possível quando o aquecimento é feito em fornos.
– Resfriamento – O resfriamento da peça pode ser:
– Lento – deixando-a esfriar naturalmente.
– Rápido – mergulhando-a em água ou óleo.

Efeitos do revenimento.
Diminui um pouco a dureza da peça temperada, porém aumenta consideravelmente a sua resistência aos choques. Geralmente, toda peça temperada passa por um revenimento, sendo até comum dizer-se “peça temperada” ao invés de “peça temperada e revenida”.



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Recozimento

O recozimento é o tratamento térmico que tem por finalidade eliminar a dureza de uma peça temperada ou normalizar materiais com tensões internas resultantes do forjamento, da laminação, trefilação etc..

Fazes do recozimento
1ª Fase:
Aquecimento – A peça é aquecida a uma temperatura que varia de acordo com o material a ser recozido. (Entre 500ºC e 900ºC). A escolha da temperatura de recozimento é feita mediante consulta a uma tabela. Exemplo de tabela:

MATERIAL
TEMP. DE RECOZIMENTO
AÇO 1040 – 1050
800C
AÇO 1060 - 1080
785°C
AÇO 1090
770°C
AÇO RÁPIDO
900°C
2ª Fase:
Manutenção da temperatura – A peça deve permanecer aquecida por algum tempo na temperatura recomendada para que as modificações atinjam toda a massa da mesma.

3ª Fase:
Resfriamento - O resfriamento deve ser lento, tanto mais lento quanto maior a porcentagem de carbono do aço.

No resfriamento para o recozimento adotem-se os seguintes processos:

1 - Exposição da peça ao ar livre (Processo pouco usado).
2 - Colocação da peça em caixa contendo cal,cinza e areia ou outros materiais.

Observação – O material para resfriamento da peça deve estar bem seco.

3 - Interrompendo-se o aquecimento, deixando a peça esfriar dentro do próprio forno.
Nota – No recozimento do cobre e latão o resfriamento deve ser o mais rápido possível.

Efeitos do recozimento no aço

Elimina a dureza de uma peça temperada anteriormente, fazendo-se voltar a sua dureza normal. Torna o aço mais homogêneo, melhora sua ductilidade tornando-o facilmente usinável.

Cementação, muitas peças de mecânicas necessitam de ter elevada dureza externa para resistirem ao desgaste; entretanto, internamente precisam permanecer "moles", para suportarem salavancos.

Cementação endurecimento superficial


Essas peças geralmente são em aço de baixa porcentagem de carbono e recebem um
tratamento denominado CEMENTAÇÃO.

Cementação

A cementação é um tratamento que consiste em aumentar a porcentagem de carbono numa fina camada externa da peça. Após a cementação tempera-se a peça; as partes externas adquirem elevada dureza enquanto as partes internas permanecem sem alterações.

A cementação é feita aquecendo-se a peça de aço de baixo teor de carbono, junto com um material rico em carbono (carburante). Quando a peça atinge alta temperatura (750ºC a 1.000ºC) passa a absorver parte do carbono do carburante.
Quanto mais tempo a peça permanecer aquecida com o carburante, mais espessa se tornará a camada. Os carburantes podem ser sólidos, (grãos ou pós), líquidos ou gasosos. A qualidade dos carburantes influi na rapidez com que se forma a camada.

Fases da cementação
1ª Fase:
Aquecimento
Cementação em caixa:
As peças são colocadas em caixas juntamente com o carburante, fechadas
hermeticamente e aquecidas até a temperatura recomendada.

Cementação a banho


   

2ª Fase:

Manutenção da temperatura – O tempo de duração desta fase varia de acordo com a espessura da camada que se deseja e da qualidade do carburante utilizado. (0,1mm a 0,2mm por hora).



3ª Fase:

Resfriamento – A peça é esfriada lentamente dentro da própria caixa.

Após a cementação as peças são temperadas.

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